編按：微奈米科技研究中心四大技術團隊之一「奈米微影製程技術團隊」，主要的服務為提供客製化奈米製程，從設計、黃光微影、電子束微影、蝕刻至後處理製程，由專業的工程師負責技術開發，並有專人負責「製程整合」，跨越單站設備與單站設備之間的鴻溝，可協助產學研各單位進行多樣化的元件製造。本團隊具有多年之元件製造經驗，開發各種製程間之整合，將各製程設備進行點、線、面的串聯，進行各式之元件製造。本期電子報詳述本團隊的核心特色製程─電漿蝕刻技術。此技術提供專業的一對一理論與實作課程教學，亦由資深工程師提供專業的代工，包含：矽基材料蝕刻、各式材料蝕刻評估(test run)、各式材料蝕刻選擇比評估、光阻材料清除、電漿表面處理等，目前已可與專業半導體廠的製程整合，進行多道且大尺寸之奈米級圖案製作。

本中心有兩套「電漿蝕刻系統」：1201反應式離子蝕刻機 (Reactive Ion Etching)與1202奈米深蝕刻系統 (感應耦合離子電漿) (Inductive Coupled Plasma Etching System)，如圖一，這兩套系統均以氟離子電漿(Fluoride-based)為基礎，適合矽基材質的蝕刻，包含二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiN)與多晶矽(Poly-Si)等材料，但是對於W及Carbon亦有優異的蝕刻能力，詳細的蝕刻材料及表面改質功能請詳見圖二。

本中心的電漿蝕刻系統結合了：(1)物理性的離子轟擊與(2)化學反應性蝕刻，兼具非等向性與高蝕刻選擇比的優點，對於矽基材料的蝕刻主要藉由氟離子電漿的化學反應來達成，以獲得高選擇比。加入O / Ar離子轟擊可將被蝕刻材質表面的原子鍵結破壞，加速反應速率，同時可將再沈積於被蝕刻表面的產物或聚合物打掉，使被蝕刻表面能再與蝕刻氣體接觸。感應耦合型電漿相較於反應離子蝕刻的腔體構造基本上相同，但前者多感應線圈配備，當射頻電流通過線圈時，經由感應耦合會產生一個隨時間變化的電場迴旋型電場，使得電子加速也是往迴旋方向加速。由於電子因迴旋而能移動很長的距離，不會撞到反應室牆壁或電極，自由電子因此能解離更多氣體分子，而能在低壓狀態產生高密度電漿。此機台以矽為基材可蝕刻各式晶片及薄膜，如矽晶片、玻璃晶片、石英晶片或二氧化矽、氮化矽等薄膜，以製作各式立體結構的奈米元件如微流道、光子晶體或分子電子元件等。

由於3D IC、MEMS元件及感測器等應用，需要高深寬比的蝕刻孔，利用感應耦合離子蝕刻系統的同步蝕刻(simultaneous etch)與側壁保護(sidewall passivation)，可達成高準直的蝕刻結果，如圖三所示，在側壁保護步驟中前驅氣體被注入電漿中，形成聚合物層，沈積在所有待蝕刻結構的表面上，接著導入反應性的F離子，利用加速電場將高能離子垂直地送往待蝕刻結構區，從結構的基底優先去除聚合物。接著，F離子與曝露在結構基底的矽反應，非等向地蝕刻，當蝕刻與側壁保護循環重複進行時，高深度的結構則逐漸成形；由於加速電場的導入，可以將F離子傳輸至深層之蝕刻孔洞，因此可達到非常高的深寬比，一般而言可大於20：1，並具有良好的特徵尺寸(CD)控制，以及對遮罩達到50：1的高選擇比。

圖三：Bosch製程示意圖。

本中心已開發多項特色蝕刻製程，如圖四，目前的製程能力最小線寬可達11 nm的蝕刻、深度(淺蝕刻)控制30 nm、深寬比1:50及精準蝕刻停止控制等，由專業工程師群負責關鍵技術，對學界及產業界的蝕刻需求提供客製化的蝕刻評估與代工服務，歡迎各界踴躍洽詢。機台規格：參見http://cmnst.ncku.edu.tw/files/11-1023-13238.php#12。

圖四：本中心之蝕刻特色製程。

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